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Hyogo, Japan – 3. Juli 2018 – Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Firmensitz: Itami, Präfektur Hyogo; Vorsitzender: Takashi Shimizu) gibt die Entwicklung einer neuen Vorrichtung bekannt, welche die Resonanzen in Reifenhohlräumen - eine Geräuschquelle in Fahrzeuginnenräumen - reduziert. Die Vorrichtung basiert auf der neuen Technologie „Toyo Silent Technology“ und dient der effektiven Reduzierung der Geräusche, die vom Reifen auf das Innere eines Fahrzeugs übertragen werden.

Durch die zunehmende Verbreitung von Hybridfahrzeugen erlebt die Mobilität einen tiefgreifenden Wandel, wie man am Wechsel vom Verbrennungsmotor, der Benzin als Kraftquelle für Personenkraftwagen verwendet, zum Elektromotor erkennen kann. Aus diesem Grund steigt auch die Nachfrage nach hohem Komfort im Fahrzeuginnenraum. Wir verfügen über viel Erfahrung in Bezug auf Reifen - die Komponente eines Fahrzeugs, der den Boden berührt und das Fahrzeug bewegt. Wir nutzen dieses Wissen, um die Toyo Silent Technology in zukünftige Produkte zu integrieren, und um Fahrern und Beifahrern einen komfortablen, ruhigeren Innenraum zu bieten.

■ Reifen-/Straßengeräusche, die über die Reifen übertragen werden
 
Die Geräusche werden durch Luftschwingung erzeugt. Am Fahrzeug angebrachte Reifen sind mit Luft gefüllt. Aus diesem Grund verursachen die Kräfte, die während der Fahrt durch den Kontakt mit der Straßenoberfläche auf den Reifen einwirken, Luftschwingungen innerhalb der Reifen. Diese Schwingungen werden über die Achse als Geräusch in den Fahrzeuginnenraum übertragen.
Das Geräusch, das durch mittels Berührung mit der Straßenoberfläche erzeugte Luftvibrationen im Reifen hervorgerufen wird, wird als Reifenhohlraumresonanz bezeichnet und ist eine Geräuschquelle im Fahrzeuginnenraum.
Wenn ein Fahrzeug beispielsweise mit hoher Geschwindigkeit über eine Straße fährt, sind Geräusche zu hören, die durch Unebenheiten der Straße hervorgerufenen werden. Durch die Unebenheit der Straßenoberfläche wirken Kräfte auf die rollenden Reifen ein. Dies bezeichnet man als Reifenhohlraumgeräusch, das durch das Phänomen der vibrierenden Luft innerhalb des Reifens erzeugt wird.

■    Bestimmung der Luftströmung innerhalb des Reifens
Wir haben Simulationen durchgeführt, um darzustellen, wie sich die Luft im Reifen verhält. Von dieser Luft wird angenommen, dass sie die Geräusche erzeugt, während das Fahrzeug fährt, also wenn der Reifen Bodenkontakt hat. Durch diese Simulationen haben wir festgestellt, dass die Luft selbst eine Strömung in Umfangsrichtung erzeugt wird und in vertikaler Richtung strömt.
Eine Methode zur Reduzierung des Reifenhohlraumgeräusches ist das Auskleiden des Reifens mit schallabsorbierenden  Materialien. Dies ist eine führende Technologie in der Reifenbranche. Wir haben uns jedoch auf die Tatsache konzentriert, dass im Reifen ein Luftstrom erzeugt wird, und genau diesen Luftstrom haben wir uns bei unserem einzigartigen Ansatz zur Geräuschreduzierung zu Nutze gemacht.

■    Anordnung der einzigartigen Vorrichtung zur Geräuschreduzierung
Zunächst wird das Geräusch durch Vertiefungen in den Reifen reduziert. Es gibt zwei Dämpfungsmechanismen: Zum einen wird Reibung an den Wandflächen der Vertiefung erzeugt, durch welche die Luft hindurchtritt. Zum anderen wird durch den Schall, der durch die Vertiefung hindurch tritt, ein Luftwirbel erzeugt.

Die Nutzung dieses Luftwirbels erhöht die Geräuschreduktion  zusätzlich. Wir haben deshalb eine feinporige Folie so angeordnet, dass sie dem Luftstrom ausgesetzt ist (dem Luftweg), den wir aus der Simulation ermittelt haben. Der erzeugte Schall strömt durch diese Folie hindurch.
Um die Strömungen sowohl in vertikaler als auch in Umfangsrichtung zu beeinflussen, war der Durchbruch die Anbringung einer bogenförmigen, perforierten Folie.

Außerdem haben wir zylindrischen Schaum an 16 Basispunkten um den Reifenumfang angeordnet, um die bogenförmigen Vorrichtungen zu fixieren. Die Hohlstruktur des zylindrischen Schaums hat eine schalldämpfende Wirkung. Eine synergetische Wirkung mit der perforierten Folie verbessert daher die geräuschreduzierende Wirkung noch weiter.

■    Effektiv reduziertes Geräusch
Der hörbare Bereich für Menschen beträgt ungefähr 20 Hz bis 20.000 Hz. Das Reifenhohlraumgeräusch liegt im Frequenzband von 200 Hz bis 250 Hz.
Um die Wirksamkeit dieser Vorrichtung bei der Reduzierung von Geräuschen in diesem Frequenzband zu überprüfen, führten wir tatsächliche Fahrzeugtests mit Reifen durch, die wir herstellen und vertreiben. Die Ergebnisse unserer Messungen der Geräuschpegel im Inneren des Fahrzeugs haben gezeigt, dass das Reifenhohlraumgeräusch eines mit dieser Vorrichtung ausgerüsteten Personenkraftwagens im Frequenzbereich von 200 Hz bis 250 Hz auf ein maximales Niveau von -12 dB reduziert wird, verglichen mit aktuellen Reifen, die nicht über diese Vorrichtung verfügen. Aufgrund dieser Ergebnisse planen wir, den kommerziellen Einsatz von Reifen, die mit dieser Vorrichtung ausgestattet sind, in Zukunft weiter zu untersuchen und den Markt zu erweitern.

Wir werden auch in Zukunft Reifen technologisch weiterentwickeln und unsere Bemühungen fortführen, einzigartige technische Innovationen anzutreiben, um Produkte zu entwickeln, die von der nächsten Generation der Mobilitätsgesellschaft benötigt werden.

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